Группа ученых-физиков под руководством доцента ФФ ТГУ Рашида Валиева создала новую модель для расчета фотофизических характеристик молекул, которая применима для молекул любой природы, в том числе редкоземельных лантаноидов. За счет введения эффекта ангармоничности модель позволяет предсказывать свойства молекул, например, люминисцентность, еще до их синтеза, не проводя эксперименты. Статья о новой модели опубликована в журнале Physical Chemistry Chemical Physics

Знание фотофизических и фотохимических свойств молекул необходимо во многих областях физики, химии, биологии. В частности, это используется при разработке OLED-структур для стабильных и ярких дисплеев гаджетов; фотосенсибилизаторов в задачах фотодинамической терапии, где необходимо создать схему для эффективной генерации окислителей-убийц раковых клеток. Расчет времени жизни молекул в возбужденном электронном состоянии необходим в астрофизике и астрохимии, при прогнозировании эффективности и коэффициента полезного действия лазеров на красителях, эффективности переноса заряда и его разделения с целью повышения КПД солнечных батарей и так далее. 

Добиться создания универсальной модели, применимой к молекулам любой природы, физикам удалось за счет введения эффекта ангармоничности. В двухатомных и трехатомных молекулах этот эффект вводился и раньше, но в задачах фотофизики и фотохимии рассматриваются большие молекулы с десятками атомов – и здесь корректной математической модели ранее не существовало. 

– Мы можем изучать молекулы, которые излучают в инфракрасном, видимом и даже ультрафиолетовом диапазонах, на основе только теоретических вычислений, без привлечения экспериментальной подгоночной информации. А это дает возможность предсказывать свойства молекул еще до их синтеза, что значительно экономичнее, чем синтезировать вслепую, – объясняет Рашид Валиев. 

Эффект ангармоничности возникает, когда колебания атомов в молекуле сильные, а энергии – большие. В таком случае колебания атомов уже не будут корректно описываться в гармоническом приближении и необходимо вводить отклонение от него. Включение эффекта ангармоничности особенно важно при вычислении характеристик молекул, которые излучают свет в синем и ультрафиолетовом диапазонах, из-за чего их колебания происходят с большой энергией. 

В коллектив ученых, создавших алгоритм, также вошли Виктор Черепанов (ТГУ), Глеб Барышников (ТГУ и Королевский технологический университет, Швеция) и Даге Сундхольм (Университет Хельсинки, Финляндия). 

Работы по созданию модели выполнялись в рамках проекта РНФ «Новые электролюминесцентные материалы для создания высокоэффективных органических светодиодов (OLEDs)». 

Источники

Ученые создали модель расчета свойств новых материалов для смартфонов
ТАСС, 15/09/2020
Ученые создали модель расчета свойств новых материалов для смартфонов
Seldon.News (news.myseldon.com), 15/09/2020
Физики впервые создали модель для предсказания свойств любых молекул
Томский государственный университет (tsu.ru), 15/09/2020
Ученые ТГУ создали модель для предсказания свойств любых молекул до их синтеза
Томский обзор (obzor.city), 15/09/2020
Физики ТГУ впервые создали модель для предсказания свойств любых молекул
Поиск (poisknews.ru), 15/09/2020
Ученые ТГУ создали модель для анализа фотофизических свойств молекул
News-Life (news-life.pro), 15/09/2020
Ученые ТГУ создали модель для анализа фотофизических свойств молекул
РИА Томск (riatomsk.ru), 15/09/2020
Ученые создали модель расчета свойств новых материалов для смартфонов
Беларусь Сегодня (sb.by), 15/09/2020
Ученые ТГУ создали модель для предсказания свойств любых молекул до их синтеза
Gorodskoyportal.ru/tomsk, 15/09/2020
Ученые создали модель расчета свойств новых материалов для смартфонов
Зеленоград info (зеленоград-инфо.рф), 15/09/2020
Томские и зарубежные ученые впервые создали модель предсказания свойств молекул
РИА Сибирь (ria-sibir.ru), 16/09/2020
Ученые создали модель расчета свойств новых материалов для смартфонов
Newspacetechnologies.ru, 17/09/2020
Физики ТГУ впервые создали модель для предсказания свойств любых молекул
Открытая наука (openscience.news), 19/09/2020
Интерес к молекуле
Честное слово (chslovo.com), 22/09/2020
Физики ТГУ совместно с коллегами из-за рубежа создали модель для предсказания свойств любых молекул
Российская национальная нанотехническая сеть (rusnanonet.ru), 23/09/2020
Физики ТГУ совместно с коллегами из-за рубежа создали модель для предсказания свойств любых молекул
Научная Россия (scientificrussia.ru), 22/09/2020
Физики ТГУ совместно с коллегами из-за рубежа создали модель для предсказания свойств любых молекул
Яндекс.Новости (yandex.ru/news), 22/09/2020
Физики создали модель для предсказания свойств любых молекул
Физический факультет ТГУ (ff.tsu.ru), 22/09/2020
Ученые впервые создали модель для предсказания свойств любых молекул
Faktom.ru, 17/09/2020
Физики впервые создали модель для предсказания свойств любых молекул
Nanonewsnet.ru, 25/09/2020
Физики ТГУ совместно с коллегами из-за рубежа создали модель для предсказания свойств любых молекул
Научный портал MSAU.RU, 13/10/2020

Похожие новости

  • 10/12/2020

    Томские ученые модифицируют покрытия для имплантов с помощью ксенона

    ​​​Научная коллаборация Томского политехнического университета (ТПУ), Сибирского государственного медуниверситета (СибГМУ) и Балтийского федерального университета разработала технологию нанесения кальций-фосфатных покрытий на медицинские импланты в газовой среде; исследование показало, что использование ксенона делает покрытия более долговечными, сообщает 9 декабря пресс-служба ТПУ.
    719
  • 29/12/2020

    Наталья Гусева: «2020 год потребовал самоотверженности и готовности к переменам»

    ​Директор Инженерной школы природных ресурсов ТПУ Наталья Гусева поделилась результатами, которых достиг коллектив школы в 2020 году, и рассказала о целях и задачах на будущий год.​   Уходящий год стал точкой отсчета новой реальности для всего мира, и, чтобы в нее «встроиться», нам пришлось многое пересмотреть и изменить в своей деятельности.
    1925
  • 10/03/2021

    Изучение планктона цифровой голографической камерой поможет экологии

    Ученые лаборатории радиофизических и оптических методов изучения окружающей среды РФФ ТГУ нашли способ определять загрязнения водоемов по планктону. Основной инструмент – цифровая голографическая камера.
    574
  • 27/10/2020

    Новый сенсор в биоаналитике

    ​​Ученые Томского политехнического университета, Университета Глазго (Великобритания) и Университета химии и технологии (Чехия) первыми предложили использовать двухмерный материал — тонкие пленки из теллурида молибдена — в качестве сенсорa в биоаналитике.
    691
  • 04/03/2021

    Томские физики открыли школьникам доступ к научному проекту по антибиотикам

    Старшеклассники из Абакана принимают участие в проекте аспирантки физического факультета ТГУ Влады Чайдоновой по разработке спектрального экспресс-метода определения антибиотиков в пищевых продуктах с использованием флуоресцентного маркера.
    436
  • 23/12/2020

    Директор Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий ТПУ Марина Трусова: «Все силы и средства идут на развитие школы»

    ​​О главных событиях и достижениях 2020 года и планах на будущее рассказала директор Исследовательской школы химических и биомедицинских технологий Марина Трусова.    Мегагранты Год для коллектива нашей школы был ярким и богатым на события.
    754
  • 15/12/2020

    Международная команда физиков изучила радиационные свойства озона

    ​​Полученные результаты помогут осуществлять контроль качества озонового слоя, который участвует в формировании атмосферы и климата Земли, влияет на качество воздуха, охраняет планету от жесткого ультрафиолетового излучения.
    750
  • 11/12/2020

    Почему земля вкусная: ученые ТПУ ищут "рецепт" от загадочных болезней

    ​​​Ученые Томского политеха (ТПУ) отправились в экспедицию на Алтай, где будут методами биогеохимии изучать причины геофагии (поедания почвы) животных. Такие исследования прошли в Приморье и предстоят в Забайкалье, в комплексе они расскажут, как окружающая среда и геология местности влияют на живые организмы.
    731
  • 24/03/2021

    Учёные ТПУ нашли способ эффективнее прогнозировать свойства изотопологов диоксида хлора

    Ученые Томского политехнического университета провели исследование изотопа 35ClO2 и разработали математическую модель и программное обеспечение, которые позволяют предсказывать его характеристики в десятки раз точнее по сравнению с известными результатами.
    499
  • 26/07/2021

    «Движущая сила науки – интерес»: физик из США в Томске изучает озон

    ​Профессор университета Центральной Флориды (США) Вячеслав Кокоулин приехал в Томский госуниверситет для работы над проектом «Озон: радиационные свойства на пороге диссоциации, процессы формирования, релаксации и распада; спектроскопическое обеспечение для моделирования спутниковых наблюдений».
    484